CN106526404B - 一种短路、漏电检测装置及其检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种短路、漏电检测装置及其检测方法。所述装置包括恒流子电路，提示子电路，电力切换子电路。本发明可应用于各种设备的供电前检测，能及时检测出设备的漏电、短路情况，即刻提示并不给设备提供电力，直到故障排除后再次进行检测，检测通过后才可以启动设备，可以很好的保护设备，避免由于疏忽导致的短路、漏电情况出现，保障工作人员安全及设备的安全运行。

Description

一种短路、漏电检测装置及其检测方法

技术领域

本发明属于电子线路技术领域，尤其涉及到一种短路、漏电检测装置及其检测方法。

背景技术

现有的电子设备或者电力设备在使用时均无使用前检测步骤，而很多情况下，如果设备存在短路或者漏电的情况，直接开启设备进行使用将是十分危险的。

如果能提供一种检测电路，该检测电路在给设备供电前先进行短路或者漏电检测，若有短路、漏电情况，即刻提示并不给设备提供电力，直到故障排除后再次进行检测，检测通过后才可以启动设备，则可以很好的保护设备从而避免由于疏忽导致的短路、漏电情况出现。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种短路、漏电检测装置及其检测方法。所述装置包括恒流子电路，提示子电路，电力切换子电路；

恒流子电路包括第一电阻、第二可调电阻、第一运算放大器,第一场效应管、第四非极性电容；各个零部件的连接关系为：第一电阻一端连接辅助电源高电势端，另一端连接第二可调电阻一个固定端，第二可调电阻另一固定端连接到地，其可调端连接到第一运算放大器的同相输入端，第一运算放大器的输出端连接到第一场效应管的栅极；第一场效应管的漏极连接到辅助电源的高电势端，源极连接到第一运算放大器的反相输入端及第一电磁继电器的公共端，栅极连接到第四非极性电容一端，所述第四非极性电容的另一端连接到第一场效应管的源极；

提示子电路包括第四电阻、第四三极管、报警设备；各个零部件的连接关系为：第一电磁继电器的常开端连接第四电阻一端及第四三极管的基极，第四电阻的另一端接地；第四三极管的发射极接地，且集电极与报警设备连接后连接到辅助电源高电势；

电力切换子电路包括第三电阻、第一电磁继电器、第二运算放大器、第六非极性电容、第三场效应管、第二电磁继电器、第三电磁继电器、第四电磁继电器、第二场效应管、第五非极性电容、第三运算放大器、第二接线端子、第三接线端子；各个零部件的连接关系为：第三电阻一端连接到第一电磁继电器的常闭端，另一端接第二电磁继电器的常闭端；第二运算放大器的反向输入端连接到第一电磁继电器的常闭端，正向输入端连接到第一电磁继电器的常闭端，输出端连接到第六非极性电容一端及第三场效应管的栅极；第六非极性电容的另一端及第三场效应管的源极接地；第三场效应管的漏极连接到第一电磁继电器的一个驱动端，所述第一电磁继电器的另一个驱动端则连接到辅助电源高电势；第二电磁继电器的公共端连接到第二接线端子的一端，常开端则连接到第四电磁继电器的公共端；第三电磁继电器的公共端连接到第二接线端子的另一端，常闭端连接到地，常开端连接到设备供电线的零线或负极；第四电磁继电器的公共端连接到第二电磁继电器的常开端，常闭端连接到第三接线端子的另一端、设备供电的零线或负极，常开端连接到第三接线端子的一端、设备供电的火线或正极；第三运算放大器的同相端连接到第二电磁继电器的常闭端，第三运算放大器的反相端连接到地；

第二电磁继电器的一个驱动端连接到辅助电源高电势，另一个驱动端连接到第三电磁继电器的一个驱动端，第三电磁继电器的另一个驱动端连接到第四电磁继电器的一个驱动端，第四电磁继电器的另一个驱动端连接到第二场效应管的漏极，第二场效应管的源极接到地，第五非极性电容一端以及第二场效应管的栅极连接到第三运算放大器的输出端，所述第五非极性电容的另一端则接地。

进一步的，本发明还包括辅助电源子电路，所述辅助电源子电路包括第一接线端子、第一整流桥电路、第一极性电容、第二极性电容、第三非极性电容；所述第一极性电容、第二极性电容、第三非极性电容并联构成整流滤波电路。且并联电路的两个并联点与第一整流桥电路的两个输出端连接。第一接线端子则与第一整流桥电路的两个输入端连接。

进一步的，第三电阻阻值小于被测设备电阻阻值。

进一步的，各个三极管为NPN三极管。

进一步的，第一接线端子的输入电压不超过5V。

进一步的，所述报警设备为蜂鸣器。

进一步的，所述报警设备为发光二极管。

进一步的，所述报警设备为蜂鸣器与发光二极管，所述蜂鸣器一端连接第四三极管，另一端连接发光二极管一端，所述发光二极管的另一端则连接到辅助电源高电势。

上述短路、漏电检测装置的检测方法包括如下步骤：

步骤一：确定一个提供检测电流的恒流源，并与本装置连接；

步骤二：检测电流通过第一电磁继电器的常闭端和第二电磁继电器的常闭端进入被测设备端口一端，将被测设备串联进所述的一种短路、漏电检测装置以后通过第三及第四电磁继电器接入电力供应，如果被测设备有短路和/或漏电情况则执行步骤三，如没有短路和/或漏电情况执行步骤四；

步骤三：电流在第三电阻上形成电势差，第二运算放大器输出高电平，第三场效应管导通，第一电磁继电器的开关由常闭端调整到常开端，报警装置工作；且第二场效应管不导通，第二电磁继电器、第三电磁继电器、第四电磁继电器均不动作，被测设备不工作；

步骤四：第三场效应管不导通，第一电磁继电器不动作，报警装置不工作；第二场效应管导通，第二电磁继电器、第三电磁继电器、第四电磁继电器均动作，被测设备被供电，开始工作。

进一步的，步骤一中能够通过调整第二电阻来调整检测电流大小。

本发明的有益效果为：

本发明可应用于各种设备的供电前检测，能及时检测出设备的漏电、短路情况，即刻提示并不给设备提供电力，直到故障排除后再次进行检测，检测通过后才可以启动设备，可以很好的保护设备，避免由于疏忽导致的短路、漏电情况出现，保障工作人员安全及设备的安全运行。

附图说明

图1为本发明电路示意图。

具体实施方式

以下各个元器件的序号与附图中的阿拉伯数字对应。如第一电阻对应于R1，第一运算放大器对应于A1，第一场效应管对应于Q1。

如图1所示，本发明所述电路包括恒流子电路，提示子电路，电力切换子电路。

恒流子电路包括第一电阻、第二可调电阻、第一运算放大器,第一场效应管、第四非极性电容。各个零部件的连接关系为：第一电阻一端连接辅助电源高电势端（VCC），另一端连接第二可调电阻一个固定端，第二可调电阻另一固定端连接到地，其可调端连接到第一运算放大器的同相端，第一运算放大器的输出端连接到第一场效应管的栅极。第一场效应管的漏极连接到辅助电源的高电势端（VCC），源极连接到第一运算放大器的反相输入端及第一电磁继电器的公共端，栅极连接到第四非极性电容一端，所述第四非极性电容的另一端连接到第一场效应管的源极。本子电路的工作原理为：第一电阻与第二可调电阻串联构成分压结构给运放同相端，由第一场效应管与设备构成串联结构，考虑设备内阻，所以此时运放反相输入端有一定电压，与反相输入端进行比较，构成电压比较器，控制运放输出电压从而控制场效应管输出，达到恒流输出目的。

提示子电路包括第四电阻、第四三极管（本发明所述的各个三极管为NPN型三极管）、报警设备。各个零部件的连接关系为：第一电磁继电器的常开端连接第四电阻一端及第四三极管的基极。第四三极管的发射极接地，且集电极与报警设备连接后连接到辅助电源高电势（VCC）。本子电路的工作原理为：当短路时电流通过第四电阻到地，在第四电阻上形成电压，给第四三极管提供了到导通电压，驱动报警设备工作。所述报警设备可以为发光二极管(即图中的LED0)或者蜂鸣器（即图中的Bell）或者发光二极管与蜂鸣器的组合。当为发光二极管与蜂鸣器的组合时，所述蜂鸣器一端连接第四三极管，另一端连接发光二极管一端，所述发光二极管的另一端则连接到辅助电源高电势。

电力切换子电路包括第三电阻、第一电磁继电器、第二运算放大器、第六非极性电容、第三场效应管、第二电磁继电器、第三电磁继电器、第四电磁继电器、第二场效应管、第五非极性电容、第三运算放大器、第二接线端子、第三接线端子。各个零部件的连接关系为：第三电阻一端连接到第一电磁继电器的常闭端，另一端接第二电磁继电器的常闭端。第二运算放大器的反向输入端连接到第一电磁继电器的常闭端，正向输入端连接到第一电磁继电器的常闭端，输出端连接到第六非极性电容一端及第三场效应管的栅极。第六非极性电容的另一端计第三场效应管的源极接地。第三场效应管的漏极连接到第一电磁继电器的一个驱动端，所述第一电磁继电器的另一个驱动端则连接到辅助电源高电势（VCC）。第二电磁继电器的公共端连接到第二接线端子的一端，常开端则连接到第四电磁继电器的公共端。第三电磁继电器的公共端连接到第二接线端子的另一端，常闭端连接到地，常开端连接到设备供电线的零线或负极。第四电磁继电器的公共端连接到第二电磁继电器的常开端，常开端连接到设备供电的火线（或正极），常闭端连接到设备供电的零线（或负极）。第三运算放大器的同相端连接到第二电磁继电器的常闭端，第三运算放大器的反相输入端连接到地。

第二电磁继电器的一个驱动端连接到辅助电源高电势，另一个驱动端连接到第三电磁继电器的一个驱动端，第三电磁继电器的另一个驱动端连接到第四电磁继电器的一个驱动端，第四电磁继电器的另一个驱动端连接到第二场效应管的漏极，第二场效应管的源极接到地，栅极连接到第五非极性电容一端，所述第五非极性电容的另一端则接地。

电力切换子电路的工作原理为：当检测无误后，由于设备无短路、漏电现象，所以会在第三电阻处形成电势，所以对于第三运算放大器而言，同相端电势高与反相输入端，所以输出高电平，使第二场效应管打开，使得第二电磁继电器，第三电磁继电器，第四电磁继电器工作，使之打到常开端，给设备供电，第三接线端子为设备供电输入接口，第二接线端子为设备接入接口。

优选的，本发明还包括辅助电源子电路，包括第一接线端子、第一整流桥电路、第一极性电容、第二极性电容、第三非极性电容。所述第一极性电容、第二极性电容、第三非极性电容并联构成整流滤波电路。且并联电路的两个并联点与第一整流桥电路的两个输出端连接。第一接线端子则与第一整流桥电路的两个输入端连接，为辅助电源子电路提供输入电压。由于考虑到设备输入为交流电，所以需要将第一接线端子的输入电压规定不得超过五伏。

其主要思想为在给设备供电前采用小电流进行贯通，若导通即设备有短路、漏电情况发生，若不导通，即设备无短路、漏电。

本发明适用于纯阻型设备检测步骤具体为：

步骤一：采用恒流源提供微检测电流，可根据被测设备情况自行调整检测电流的大小，调整检测电流大小可通过调整第二电阻实现。

步骤二：检测电流通过第一电磁继电器的常闭端和第二电磁继电器的常闭端进入设备端口一端，将设备串联进以后通过第三及第四电磁继电器接入电力供应,恒流源供给小电流，通过设备时，如果设备有短路、漏电情况则执行步骤三，否则执行步骤四。

步骤三：检测电流通过第三电阻接入低电势，检测电流在第三电阻上形成电势差，此时电势差在第二运算放大器器构成的电压比较器上形成同相端高于反相端的情况，此时运放输出高电平，使得第三场效应管导通，第一电磁继电器的开关由常闭端调整到常开端，使得检测电流能够控制第四三极管，导通蜂鸣器和LED灯，发出声光报警；同时由于第三运算放大器的同相端与反相端均为低电势，则第二场效应管不打开，则第二电磁继电器、第三电磁继电器、第四电磁继电器均不动作，那么此时不会对被测设备进行供电操作，从而保护被测设备。

步骤四：视被测设备为阻性元件，此时在第三电阻上形成很小的电势差，此时第二运算放大器不会输出高电平，所以第三场效应管不会导通，呈现截止状态，所以第一电磁继电器不动作，检测电流不能够控制第四三极管，则不能导通蜂鸣器和LED灯，不发出声光报警；同时由于第三运算放大器的同相端高电势高于反相端低电势，则第二场效应管导通，则第二电磁继电器、第三电磁继电器、第四电磁继电器均动作，此时对被测设备进行供电操作，使得被测设备能够开始工作。

在本发明中，可根据被测设备实际情况更改第三电阻大小，务必使得第三电阻阻值小于被测设备电阻。

Claims (10)

1.一种短路、漏电检测装置，其特征在于，包括恒流子电路，提示子电路，电力切换子电路；

恒流子电路包括第一电阻、第二可调电阻、第一运算放大器,第一场效应管、第四非极性电容；各个零部件的连接关系为：第一电阻一端连接辅助电源高电势端，另一端连接第二可调电阻一个固定端，第二可调电阻另一固定端连接到地，其可调端连接到第一运算放大器的同相输入端，第一运算放大器的输出端连接到第一场效应管的栅极；第一场效应管的漏极连接到辅助电源的高电势端，源极连接到第一运算放大器的反相输入端及第一电磁继电器的公共端，栅极连接到第四非极性电容一端，所述第四非极性电容的另一端连接到第一场效应管的源极；

提示子电路包括第四电阻、第四三极管、报警设备；各个零部件的连接关系为：第一电磁继电器的常开端连接第四电阻一端及第四三极管的基极，第四电阻的另一端接地；第四三极管的发射极接地，且集电极与报警设备连接后连接到辅助电源高电势；

电力切换子电路包括第三电阻、第一电磁继电器、第二运算放大器、第六非极性电容、第三场效应管、第二电磁继电器、第三电磁继电器、第四电磁继电器、第二场效应管、第五非极性电容、第三运算放大器、第二接线端子、第三接线端子；各个零部件的连接关系为：第三电阻一端连接到第一电磁继电器的常闭端，另一端接第二电磁继电器的常闭端；第二运算放大器的反向输入端连接到第一电磁继电器的常闭端，正向输入端连接到第一电磁继电器的常闭端，输出端连接到第六非极性电容一端及第三场效应管的栅极；第六非极性电容的另一端及第三场效应管的源极接地；第三场效应管的漏极连接到第一电磁继电器的一个驱动端，所述第一电磁继电器的另一个驱动端则连接到辅助电源高电势；第二电磁继电器的公共端连接到第二接线端子的一端，常开端则连接到第四电磁继电器的公共端；第三电磁继电器的公共端连接到第二接线端子的另一端，常闭端连接到地，常开端连接到设备供电线的零线或负极；第四电磁继电器的公共端连接到第二电磁继电器的常开端，常闭端连接到第三接线端子的另一端、设备供电的零线或负极，常开端连接到第三接线端子的一端、设备供电的火线或正极；第三运算放大器的同相端连接到第二电磁继电器的常闭端，第三运算放大器的反相端连接到地；

第二电磁继电器的一个驱动端连接到辅助电源高电势，另一个驱动端连接到第三电磁继电器的一个驱动端，第三电磁继电器的另一个驱动端连接到第四电磁继电器的一个驱动端，第四电磁继电器的另一个驱动端连接到第二场效应管的漏极，第二场效应管的源极接到地，第五非极性电容一端以及第二场效应管的栅极连接到第三运算放大器的输出端，所述第五非极性电容的另一端则接地。

2.如权利要求 1所述的短路、漏电检测装置，其特征在于，还包括辅助电源子电路，所述辅助电源子电路包括第一接线端子、第一整流桥电路、第一极性电容、第二极性电容、第三非极性电容；所述第一极性电容、第二极性电容、第三非极性电容并联构成整流滤波电路,且并联电路的两个并联点与第一整流桥电路的两个输出端连接，第一接线端子则与第一整流桥电路的两个输入端连接。

3.如权利要求 1所述的短路、漏电检测装置，其特征在于，各个三极管为NPN三极管。

4.如权利要求 1所述的短路、漏电检测装置，其特征在于，第一接线端子的输入电压不超过5V。

5.如权利要求 1所述的短路、漏电检测装置，其特征在于，所述报警设备为蜂鸣器。

6.如权利要求 1所述的短路、漏电检测装置，其特征在于，所述报警设备为发光二极管。

7.如权利要求 1所述的短路、漏电检测装置，其特征在于，所述报警设备为蜂鸣器与发光二极管，所述蜂鸣器一端连接第四三极管，另一端连接发光二极管一端，所述发光二极管的另一端则连接到辅助电源高电势。

8.如权利要求1所述的短路、漏电检测装置，其特征在于，第三电阻阻值小于被测设备电阻阻值。

9.如权利要求 1所述的短路、漏电检测装置的检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：确定一个提供检测电流的恒流源，并与本装置连接；

步骤二：检测电流通过第一电磁继电器的常闭端和第二电磁继电器的常闭端进入被测设备端口一端，将被测设备串联进所述的一种短路、漏电检测装置以后通过第三及第四电磁继电器接入电力供应，如果被测设备有短路和/或漏电情况则执行步骤三，如没有短路和/或漏电情况执行步骤四；

步骤三：电流在第三电阻上形成电势差，第二运算放大器输出高电平，第三场效应管导通，第一电磁继电器的开关由常闭端调整到常开端，报警装置工作；且第二场效应管不导通，第二电磁继电器、第三电磁继电器、第四电磁继电器均不动作，被测设备不工作；

步骤四：第三场效应管不导通，第一电磁继电器不动作，报警装置不工作；第二场效应管导通，第二电磁继电器、第三电磁继电器、第四电磁继电器均动作，被测设备被供电，开始工作。

10.如权利要求9所述的短路、漏电检测装置的检测方法，其特征在于，步骤一中能够通过调整第二电阻来调整检测电流大小。

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